Đèn sợi đốt và các bóng đèn kiểu cũ khác sử dụng năng lượng điện để làm nóng dây tóc hoặc khí, khiến nó nóng lên và phát ra ánh sáng. Điốt phát sáng (LED) được làm bằng vật liệu bán dẫn đặc biệt, trực tiếp chuyển đổi năng lượng điện đi qua bên trong chúng thành ánh sáng thông qua quá trình điện phát quang.
Mỗi vật liệu LED phát ra ánh sáng trong phạm vi bước sóng hẹp khi chịu điện áp và dòng điện cụ thể. Bằng cách điều chỉnh các giá trị này, đèn LED có thể ngừng phát sáng hoặc thay đổi độ sáng.
Các nhà thiết kế thường dựa vào việc giảm dòng không đổi (CCR) hoặc điều chế độ rộng xung (PWM) để kiểm soát độ sáng của đèn LED. Cả hai phương pháp đều được sử dụng để điều chỉnh lượng ánh sáng phát ra, nhưng nguyên lý hoạt động của chúng hoàn toàn khác nhau. Sau đây là những sự cân bằng trong thiết kế của từng phương pháp:
CCR, Thường được gọi là làm mờ tương tự, nguyên lý hoạt động của nó là đạt được độ mờ bằng cách giảm dòng điện chạy tới đèn LED. Đây là một phương pháp đơn giản, trực quan và ít tiếng ồn, không tạo ra hiện tượng nhấp nháy, khiến nó phù hợp với các tình huống ứng dụng cơ bản. Tuy nhiên, việc giảm dòng điện có thể làm thay đổi màu sắc của đèn LED một chút và hạn chế phạm vi điều chỉnh độ sáng, đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng rất mờ.
Điều chỉnh độ sáng bằng cách điều chỉnh độ sáng bằng cách điều khiển bằng cách chuyển đổi nhanh đèn LED trong khi vẫn duy trì dòng điện không đổi trong mỗi chu kỳ xung, thì điều này được thực hiện bằng cách tạo ra dòng điện không đổi. Công nghệ này có thể duy trì tính nhất quán của màu sắc và đạt được phạm vi điều chỉnh độ sáng rộng hơn, thường có thể điều chỉnh xuống dưới 1%. Vì vậy, nó rất thích hợp cho màn hình hiển thị hoặc đèn chiếu sáng có thể điều chỉnh độ sáng. Sự đánh đổi là nếu tần số chuyển đổi không đủ cao, thì xung điện có thể gây nhiễu điện từ (EMI) và hiện tượng nhấp nháy có thể nhìn thấy được. Nhà thiết kế phải cân nhắc cẩn thận những yếu tố này.
PWM có thể yêu cầu trình điều khiển phức tạp hơn và đặc biệt chú ý đến việc lọc EMI, trong khi CCR có thể không hoạt động tốt trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác của màu sắc hoặc độ mờ cực thấp. Trong một số trường hợp, phương pháp lai kết hợp CCR và PLC có thể cân bằng ưu điểm của cả hai.
Cân nhắc thiết kế
Các nhà thiết kế có thể khắc phục những hạn chế của việc làm mờ CCR hoặc điều chỉnh độ sáng bằng cách chọn thiết kế thông minh. Đối với CCR, các nhà thiết kế có thể chọn đèn LED có hiệu suất màu ổn định trong phạm vi dòng điện rộng và áp dụng hiệu chỉnh gamma hoặc đường cong làm mờ logarit để điều chỉnh phản ứng làm mờ cho phù hợp với nhận thức của con người về sự thay đổi độ sáng. Điều này có thể làm cho quá trình chuyển đổi mượt mà và tự nhiên hơn. Việc lựa chọn cẩn thận các trình điều khiển và tối ưu hóa quản lý nhiệt cũng có thể giúp duy trì độ ổn định màu sắc và mở rộng hiệu suất điều chỉnh độ sáng mà không cần thêm mạch điện.
Đối với việc điều chỉnh độ sáng bằng tín hiệu điều chỉnh độ sáng bằng xung điện xung, các thách thức chính bao gồm hiện tượng nhấp nháy, EMI và độ phức tạp trong thiết kế. Những vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng tần sốPWM cao, thường là từ 20 kHz đến 25 kHz, để tránh hiện tượng nhấp nháy nhìn thấy được và giảm thiểu nhiễu sóng với hệ thống âm thanh hoặc camera. EMI có thể được kiểm soát một cách hiệu quả bằng cách thiết kế bảng mạch cẩn thận, sử dụng bộ lọc và chọn trình điều khiển LED có tốc độ tín hiệu có thể điều chỉnh và các tính năng khác. Trình điều khiển có chức năng điều khiển xung tích hợp tích hợp giúp đơn giản hóa quy trình bằng cách tạo tín hiệu bên trong, loại bỏ nhu cầu quản lý thời gian chính xác của trình điều khiển bên ngoài.
CCR có thể phù hợp hơn với các tình huống ứng dụng yêu cầu EMI thấp nhất, chẳng hạn như môi trường y tế, phòng thí nghiệm hoặc những nơi chứa các thiết bị điện tử nhạy cảm. Tùy chọn này có thể cung cấp các hiệu ứng làm mờ mượt mà và không nhấp nháy đáng tin cậy trong phạm vi giới hạn, đồng thời cấu trúc tương đối đơn giản của nó giúp nó phù hợp với chiếu sáng chung trong các tình huống như gia đình, nhà hàng và địa điểm lớn, đặc biệt là trong các tình huống nhấn mạnh đến tính đơn giản và hiệu quả chi phí.
Công nghệ điều chỉnh độ sáng bằng công nghệ điều chỉnh độ sáng bằng sóng xung điện thường được sử dụng trong chiếu sáng sân khấu hoặc các tình huống đòi hỏi khả năng kiểm soát ánh sáng cực kỳ tốt do tính nhất quán màu sắc tuyệt vời và phạm vi điều chỉnh độ sáng rộng. Trình điều khiển PLC với nguồn tín hiệu tích hợp giúp đơn giản hóa hơn nữa quá trình thiết kế và giảm độ phức tạp của thiết kế thông qua chức năng định thời xử lý nội bộ.
Khi chọn sơ đồPWM
Phương pháp điều chỉnh độ sáng bằng điều chỉnh độ sáng bằng tín hiệu điều khiển bằng tín hiệu điều khiển từ xa phù hợp với các ứng dụng yêu cầu điều khiển đa kênh, tính nhất quán về màu sắc và độ tin cậy ở cấp độ ô tô.
Ví dụ: trình điều khiển LED cấp ô tô 36 kênh tiên tiến AL5887Q của Dior Inc. có chức năng chế độ kép. Bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động của dòng điện không đổi (từ 100% đến 3%), có thể đạt được mức độ mờ sâu của mức điều chỉnh độ sâu xung quanh. Tuy nhiên, khi đạt dưới 3%, nó sẽ chuyển sang chế độ làm mờ tương tự và đạt được chức năng làm mờ tương tự như CCR thông qua điều khiển kỹ thuật số có thể lập trình, thay vì sử dụng các mạch chuyên dụng CCR tương tự truyền thống.
AL5887Q có bộ tạo dao động 16 MHz tích hợp, loại bỏ nhu cầu về đồng hồ bên ngoài, đơn giản hóa việc thiết kế và bố trí bảng mạch, giảm dấu chân của bảng mạch in và giảm chi phí hóa đơn vật liệu (BOM). Nó sử dụng một thanh ghi địa chỉ 12 bitPWM và một bộ tạo xungPWM bên trong 30 kHz để đạt được khả năng trộn màu tốt hơn và giảm nhiễu.
Nhà thiết kế có thể sử dụng tính năng này cho các ứng dụng sau:
Chiếu sáng nội ngoại thất ô tô
Màn hình hiển thị thông tin giải trí
đèn báo trạng thái
Màn hình cảm ứng và đèn nền màn hình LCD
Các ứng dụng này yêu cầu kiểm soát màu sắc và cường độ của đèn LED, đây là chức năng chính mà trình điều khiển AL5887Q (Hình 1) có thể đạt được.